一、ADS1115簡(jiǎn)介

ADS1115是高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)，具有16位分辨率。數(shù)據(jù)通過(guò)兼容lIC的串行接口傳輸，可以選擇四個(gè)IIC從地址，ads1115單電源工作范圍為2.0V至5.5V。ADS1115可以以每秒860個(gè)采樣的速率執(zhí)行轉(zhuǎn)換。ADS1115上提供板載PGA，提供從電源到低至±256mV的輸入范圍，允許大小信號(hào)都具有輸入多路復(fù)用器(MUX)，提供兩個(gè)差分或四個(gè)單端輸入。

二、引腳功能

ADS1115引腳ADDR用于設(shè)置器件的IIC地址， 該引腳可以連接到GND、VDD、SDA、SCL，從而選擇四個(gè)不同的IIC地址。本文使用的模塊ADDR引腳接在GND上，故從機(jī)地址為0x90/0x91。

三、功能介紹

1.MULTIPLEXER

ADS1115包含一個(gè)輸入多路復(fù)用器，可以測(cè)量四個(gè)單端或兩個(gè)差分信號(hào)。另外，AIN0和AlN1與AIN3的測(cè)量值可能存在差異。多路復(fù)用器由配置寄存器中的3位配置。當(dāng)測(cè)量單端信號(hào)時(shí)，ADC的負(fù)輸入通過(guò)多路復(fù)用器內(nèi)的開關(guān)連接到GND。

2.量程

量程由配置寄存器 PGA[2:0]位控制

3.數(shù)字比較器

ADS1115和ADS1114具有一個(gè)可編程的數(shù)字比較器，ALERT/RDY引腳可以發(fā)出警報(bào)。Config寄存器中的COMP_MODE位將比較器配置為傳統(tǒng)比較器或窗口比較器。在傳統(tǒng)的比較器模式中，當(dāng)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)超過(guò)高閾值寄存器(Hi_thresh)中設(shè)置的限制時(shí)，ALERT/RDY引腳置為有效(默認(rèn)情況下激活低電平)。然后，只有當(dāng)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)低于低閾值寄存器(Lo_thresh)中設(shè)置的限制時(shí)，比較器才會(huì)解除操作。在窗口比較器模式下，當(dāng)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)超過(guò)Hi_thresh寄存器值或低于Lo_thresh寄存器值時(shí)，ALERT/RDY引腳會(huì)斷言。在窗口模式或傳統(tǒng)比較器模式中，比較器都可以配置為在Config寄存器中的COMP_LAT位斷言之后鎖存。這種設(shè)置使引腳電平保持不變，即使輸入信號(hào)沒(méi)有超出閾值寄存器的界限。這個(gè)鎖存引腳電平只能通過(guò)發(fā)出SMBus警報(bào)響應(yīng)或讀取轉(zhuǎn)換寄存器來(lái)清除。ALERT/RDY引腳可以通過(guò)配置寄存器中的COMP_POL位配置為高電平或低電平。比較器還可以配置為僅在一組連續(xù)讀數(shù)超過(guò)閾值寄存器(Hi_thresh和Lo_thresh)中設(shè)置的閾值后才激活A(yù)LERT/RDY引腳。Config寄存器中的COMP_QUE[1:0]位配置比較器在激活A(yù)LERT/RDY引腳之前等待超過(guò)閾值的一個(gè)、兩個(gè)或四個(gè)讀數(shù)。COMP_QUE[1:0]位也可以禁用比較器功能，并將ALERT/RDY引腳置于高狀態(tài)

提示：本次實(shí)驗(yàn)沒(méi)有使用比較器，比較器的相關(guān)配置參考配置寄存器的低五位

4.寄存器寫入或讀取時(shí)序

為了從ADS111x訪問(wèn)一個(gè)特定的寄存器，主機(jī)必須首先寫一個(gè)合適的值到地址指針寄存器中的地址指針位P[1:0]。地址指針寄存器被直接寫入到從地址字節(jié)、低R / W位和成功的從機(jī)確認(rèn)之后。寫入地址指針寄存器后，從機(jī)應(yīng)答，而主機(jī)發(fā)出STOP或重復(fù)的START條件。當(dāng)從ADS111x讀取時(shí)，先前寫入位P[1:0]的值決定了要讀取的寄存器。要改變讀哪個(gè)寄存器，必須向P[1:0]寫入一個(gè)新值。為了寫一個(gè)新值到P[1:0]，主機(jī)發(fā)出一個(gè)低R/W位的從地址字節(jié)，后面跟著地址指針寄存器字節(jié)。不需要傳輸額外的數(shù)據(jù)，主機(jī)可以發(fā)出STOP條件。主服務(wù)器現(xiàn)在可以發(fā)出START條件，并發(fā)送R/W位高的從服務(wù)器地址字節(jié)開始讀取。

5.數(shù)據(jù)格式

ADS111x提供16位二進(jìn)制補(bǔ)碼格式的數(shù)據(jù)。正滿量程(+FS)輸入產(chǎn)生7FFFh的輸出代碼，負(fù)滿量程(-FS)輸入產(chǎn)生8000h的輸出代碼。對(duì)于超過(guò)滿量程的信號(hào)，輸出在這些代碼處進(jìn)行處理。下圖總結(jié)了不同輸入信號(hào)的理想輸出碼與顯示了代碼轉(zhuǎn)換與輸入電壓的關(guān)系。

四、寄存器介紹

1.地址指針寄存器

ADS1115所有四個(gè)寄存器都是通過(guò)寫入地址指針寄存器來(lái)訪問(wèn)的

2.轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)存放寄存器

16位轉(zhuǎn)換寄存器以二進(jìn)制二進(jìn)制的補(bǔ)碼格式包含最后一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果。上電后，轉(zhuǎn)換寄存器被清除為0，并保持0，直到第一次轉(zhuǎn)換完成

3.配置寄存器

16位配置寄存器用于控制操作模式、輸入選擇、數(shù)據(jù)速率、滿量程范圍和比較器模式。

4.比較器高低閾值寄存器

Lo_thresh (P[1:0] = 2h) [reset = 8000h]
Hi_thresh (P[1:0] = 3h) [reset = 7FFFh]
比較器使用的上限和下限閾值以二進(jìn)制補(bǔ)碼格式存儲(chǔ)在兩個(gè)16位寄存器中。所述比較器實(shí)現(xiàn)為數(shù)字比較器;因此，無(wú)論P(yáng)GA設(shè)置何時(shí)更改，這些寄存器中的值都必須更新。通過(guò)將Hi_thresh寄存器MSB設(shè)置為1和Lo_thresh寄存器MSB設(shè)置為0，可以啟用ALERT/RDY引腳的轉(zhuǎn)換準(zhǔn)備功能。要使用ALERT/RDY引腳的比較器函數(shù)，Hi_thresh寄存器值必須始終大于Lo_thresh寄存器值。當(dāng)設(shè)置為RDY模式時(shí)，ALERT/RDY引腳在單鏡頭模式下輸出OS位，并在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式下提供連續(xù)轉(zhuǎn)換準(zhǔn)備脈沖。

五、程序

ADS1115.C

#include < STC89C5xRC.H >
#include < IIC.H >
/*****************寄存器位置*************/
#define REG_Conversion 0x00
#define REG_config		 0x01
#define REG_L_thresh 	 0x02
#define REG_H_thresh 	 0x03
 
 
/*****************寄存器EG_Conversion**********/
//存放著16位結(jié)果


/*****************寄存器REG_config的位**********/
#define OS 				1 		//操作狀態(tài)或單發(fā)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)  （1位）
#define MUX 			0x04 	//輸入多路配置  通道0  （3位）
#define PGA 			0x00	//可編程增益放大器配置  量程 ±6.144  V  （3位）
#define MODE		  0x00	//設(shè)備運(yùn)行方式  連續(xù)轉(zhuǎn)換模式  （1位）
#define DR				0x03  //轉(zhuǎn)換速率64SPS  （3位）
#define	COMP_MODE	0 		//比較器模式  傳統(tǒng)比較器  （默認(rèn)）（1位）
#define COMP_POL 	0			//比較器極性  低電平有效  （默認(rèn)）（1位）
#define COMP_LAT	0 		//鎖存比較器  非鎖存比較器， 置位后ALERT / RDY引腳不鎖存  （默認(rèn)）（1位）
#define COMP_QUE	0x03 	//比較器置位和禁用  禁用 （默認(rèn)）（2位）
 
#define config_MSB (OS < < 7)|(MUX < < 4)|(PGA < < 1)|(MODE)//OS移動(dòng)到高8位 MUX移動(dòng)到高7位 PGA移動(dòng)到高四位 MODE高一位
#define config_LSB (DR < < 5)|(COMP_MODE < < 4)|(COMP_POL < < 3)|(COMP_LAT < < 2)|(COMP_QUE)//DR移動(dòng)到低8位，COMP_MODE移動(dòng)到低5位，COMP_POL移動(dòng)到低4位，COMP_LAT移動(dòng)到低3位，COMP_QUE最后兩位
 
 
/*****************寄存器REG_L_thresh REG_H_thresh值**********/
#define Lo_thresh	0x8000  // 比較器低閾值
#define Hi_thresh 0x7FFF  // 比較器高閾值


void ADS1115_Write()
{
	IIC_Start();
	IIC_SendByte(0x90);
	IIC_ReceiveAck();//沒(méi)有對(duì)返回的 ACK 做處理
	IIC_SendByte(REG_config);
	IIC_ReceiveAck();
	IIC_SendByte(config_MSB);
	IIC_ReceiveAck();
	IIC_SendByte(config_LSB);
	IIC_ReceiveAck();
  IIC_Stop();
}

float ADS1115_Read()
{
	float ret=0;
	unsigned int ad=0;
	
	IIC_Start();
	IIC_SendByte(0x90);
	IIC_ReceiveAck();//沒(méi)有對(duì)返回的 ACK 做處理
	IIC_SendByte(REG_Conversion);
	IIC_ReceiveAck();

	IIC_Start();
	IIC_SendByte(0x90+1);
	IIC_ReceiveAck();
	ad = IIC_ReceiveByte();
	ad = (ad< 8)|IIC_ReceiveByte();
	IIC_SendAck(1);
	IIC_Stop();
	
	if(ad >0x8000)//如果是負(fù)壓
	{
		ret =(float)(((0xFFFF-ad)*6.144)/32768);//分辨率：6.144÷2^15  電壓=分辨率*AD值
	}else
	{
		ret =(float)ad*(6.144/32768);
	}
	
	return ret;
}

main.C

#include < STC89C5xRC.H >
#include < IIC.H >
#include < uart.H >
#include < ADS1115.H >
#include < delay.H >

//整形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)字符數(shù)組
void IntToString(unsigned char *str,unsigned int dat)//str 存放字符的數(shù)組，dat 整形數(shù)據(jù)
{
	unsigned char i = 0;
	unsigned int buf[8];
	do { //先轉(zhuǎn)換成 低位在前的十進(jìn)制數(shù)組 將低位高位互換
		buf[i++] = dat % 10;
		dat /= 10;
	} while (dat > 0);
	while (i-- > 0) //將數(shù)組值轉(zhuǎn)換為 ASCII 碼反向拷貝到接收指針上
	{
			*str++ = buf[i] + '0';
	}
	*str = '?';
}	

void main()
{
	unsigned int voltage=0;
	unsigned char arr[8];
	char * P = arr;
	
	uart_init();//2400
	ADS1115_Write();
	Delay_x_ms(1000);
	while(1)
	{
		voltage = (unsigned int)(ADS1115_Read()*1000);
		IntToString(P,voltage);
		UART_Send(P);
		UART_Send("mV");
		Delay_x_ms(1000);
	}
}

六、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

AIN0引腳分別輸入 1.8V 3.3V 5V模擬信號(hào)